2017 Fiscal Year Research-status Report
3次元地盤変動モニタリングのためのPS干渉SAR解析と地下逆解析の高度化
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17K14724
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
石塚 師也 北海道大学, 工学研究院, 特任助教 (90756470)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 地表変動 / 地下水 / 大規模地震 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、大規模地震の後に発生する局所的な地表変動および地すべり地表変動を対象として、PS干渉SAR解析および干渉SAR解析を用いて地表変動の推定および、地下応力や地下水資源の変化の推定を行った。また、これらの事例研究に先立って、気象データおよび波数ー周波数領域での大気遅延誤差フィルタリングを用いた大気中の伝播速度遅延の影響補正を行った。これらの手法によって、条件によって、最大8mmほど精度が向上することが分かった。
手法の適用では、まず、2011年東北地方太平洋沖地震後の関東平野南部を対象とし、PS干渉SAR解析を行った。地表変動の推定を行った結果、数十kmの範囲で年間約1―8mmの地表変動が発生していることが分かった。また、地下水位変化と地表変動量の関係性を検討した結果、地殻の浸透率変化に伴って発生した地表変動であると推定された。また、地すべり地表変動については、白山甚之助谷周辺の地表変動を推定を行った。
また、2016年熊本地震の震源域付近に位置する九重火山および阿蘇火山を対象として地表変動の推定を行った。九重火山を対象に行った解析では、2016年熊本地震後約1ヵ月において、5cmほどの隆起が特定された。その後の期間においても、一部の地域で地表変動が捉えられたが、地表変動の傾向から、地震前にも発生していた地表変動が継続して発生していると推定された。変動のモデリングを行った結果、熊本地震前後の長期的な変動においては、圧力源の膨張・収縮が原因であると推定された。一方、地震直後の1ヵ月の期間の変動は、火道で圧力上昇があったと推定された。また、阿蘇火山を対象に解析を行った結果、カルデラ北西部において、年間約7cmの沈下が地震後1年半にかけて発生していることが分かった。この変動源は地下6kmに位置し、マグネトテルリク法によって推定された比抵抗域の頂部に対応することが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究テーマは、衛星SARデータを用いた地表変動モニタリング技術の有効性を高めるため、解析手法の高精度化と、地表変動モデリングの高度化を行うものである。本年度は、特に地震後に発生する地表変動を対象とした。地震時において大規模な地表変動とそれに伴う大きな被害が生じることは広く知られている。同様に、地震後における地表変動も、我々の生活や社会活動に影響を与えるが、そのメカニズムや発生箇所での地質学的特徴は明らかとなっていない。
解析手法の高精度化については、気象データを用いた大気中の伝播速度遅延の影響の補正および大気遅延誤差フィルタリングの改良を行い、精度を向上できることが分かった。また、これらの改良した手法を適用し、2016年熊本地震をまたぐ期間の九重山と阿蘇山周辺の地表変動の推定を行い、熊本地震後1ヵ月の間に九重山で発生した局所的な隆起現象および、熊本地震後約1年半の期間に阿蘇山で発生した局所的な沈降現象を捉えた。これらは、熊本地震前には発生していなかった地表変動現象である。このように、干渉SAR解析がより精度良く地表変動量を推定できるようになることで、従来把握できていなかった地表変動現象を明らかにできることを示せたと考えている。また、本年度の研究において、地表変動のモデリングの重要性を示すことができた。特に、時間とともに最適なモデルが変化することを示し、このようなモデルの時間発展を明らかにすることで、地表変動が持つ地質学的な意味をより理解することができると分かった。一方、課題としては、対象地域周辺で取得されたデータが限られている場合に、精度良くPS干渉SAR解析を行うことが難しい点や、モデリングにおいて地下の不均質性の影響を考慮できていない点が挙げられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度の研究では、これまで明らかになっていなかった地表変動を捉えることで、PS干渉SAR解析および干渉SAR解析の有効性を示すことができた。また、地表変動の時間発展を考慮したモデリングによって、地下の変動現象をより詳細に理解できることが分かった。一方で、干渉SAR解析技術と変動モデリング技術の両面において、課題点も明らかとなった。地表変動推定においては、取得された解析データが限られているために、PS干渉SAR解析等を精度良く行えない場合がある点である。また、地表変動のモデリングにおいては、地下物性の不均質性の影響を十分に考慮できていない場合がある。そのため、次年度には、これらの課題に着目しつつ、干渉SAR解析や地表変動モデリングの高度化、実現象への適用を行う。干渉SAR解析の高度化では、単一の衛星システムで取得されたデータだけでなく、複数の衛星システムによって得られたデータを用いて解析を行う。また、地震波速度等から推定されている地下の不均質性も考慮した地表変動モデリングを試みる。対象とする現象としては、初年度に成果が得られた大規模地震後の地表変動について着目し、研究を進める。具体的には、2016年熊本地震後の阿蘇火山の地表変動現象に加え、熊本平野の地表変動の解析を行う。熊本平野では生活水に地下水を利用しており、地震発生後において、震源断層付近以外においても地下水位の変化が観測されており、地震に伴う影響が指摘されている。このような対象において、詳細な地表変動マップを推定し、地下で発生した力学的現象についての考察を行う。
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| Causes of Carryover |
初年度末に計画していた学会発表について、研究の進捗状況から次年度に変更したため、参加費に計上した費用が次年度使用額となった。次年度は学会参加費として、この費用を使用する。
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